1、公路隧道防排水王星（学号：2011221056 班级：硕 1109 电话：13389272702）摘 要：1、地下水的物理性质和化学成分；2、地下水的分类、3、水文地质勘探；4、隧道涌水、浸水和渗水；5、地下水对隧道工程的影响； 6、公路隧道防排水设计原则与要求；7、公路隧道防排水设计与施工；8、山区公路隧道防排水常见的施工缺陷。关 键 词：公路隧道 防排水 施工技术作者简介：王星（1989.7.15-） ，男，汉，陕西华县，建筑与土木工程；隧道安全研究。0 引言我国是一个多山的国家，69.24%左右的国土面积是山地或丘陵。随着国家高速公路网发展规划和西部大开发的实施，高速公路隧道不断山岭重丘
2、区延伸。我国公路隧道里程不断增长，规模不断扩大。截止 2009 年底，我国已建成公路隧道 6139 座，总长 394.20 万。公路隧道在施工期间和建成后，一直受地下水的影响，特别是建成后的隧道更是处于地下水的包围之中。当富水的岩体中开挖隧道，如果裂隙含水并相互贯通，就会在洞内产生涌水；当水压较大、防水工程质量欠佳时，地下水便会通过一定的通道渗入或流入隧道内部，对行车安全以及衬砌结构的稳定构成威胁。因此，公路隧道防排水已成为亟待解决的问题之一。1 地下水的物理性质和化学成分 1由于地下水在运动过程中与各种岩土相互作用、溶解岩土中可溶物质等原因，是地下水成为一种复杂的溶液。研究地下水的物理性质和
3、化学成分，对于了解地下水的成因与动态，确定地下水对混凝土等的侵蚀性，进行各种用水的水质评价等，都有着实际的意义。1.1 地下水的物理性质地下水的物理性质包括温度、颜色、气味、味道、导电性等。地下水的温度变化范围很大。地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所控制。通常随埋藏深度不同而异，埋藏越深，水文越高。地下水一般是无色、透明的。但当水中含有某些有色离子或含有较多的悬浮物质时，便会带有各种颜色且显得浑浊。纯净的地下水是无臭、无味的，当水中含有硫化氢气体时，水便有臭蛋味，含氰化钠的水味咸，含氯化镁或硫化镁的水味苦。地下水的导电性取决于所含电解质的数量与性质（即各种离子的含量与离子价）离子含量越
4、多，离子价越高，则水的导电性越强。1.2 地下水的化学成分1.2.1 地下水中常见的成分地下水中含有数十种离子成分，常见的阳离子有H+、Na +、K +、 Mg2+、Ca 2+、Fe 2+、Fe 3+、Mn 2+等，常见的阴离子有 OH-、Cl -、SO 42-、HCO 3-、CO 32-、SiO 3OIO2-、PO 43-等。上述离子中的 CL-、SO 42-、HCO 3-、Na +、K +、Mg 2+、Ca 2+等七种是地下水的主要离子成分，它们分不最广，在地下水中占绝对优势，它们决定了地下水的化学成分的基本类型和特点。地下水中含有多种气体成分，常见的有 O2、N 2、CO 2、H 2S。
5、地下水中呈分子状态的化合物（胶体）有 Fe2O3、 Al2O3、H 2SiO3 等。1.2.2 氢离子浓度（pH 值）氢离子浓度是指水的酸碱度，用 pH 值表示，pH=lgH +。根据 pH 的值可将水分为五类。见表一水按 pH 值分类水的分类 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水 强碱性水pH 值 5 5 7 7 7 9 9地下水的氢离子浓度主要取决于水中 HCO3-、CO 32-和 H2CO3 的数量。自然界中大多数水的 pH 值在 6.58.5 之间。1.2.3 总矿化度水中离子、分子和各种化合物的总量称为总矿化度，以 g/L 表示。它表示水的矿化程度通常在 105110温度下将水蒸干后
6、所得干涸残余物的含量来确定。根据矿化程度可将水分成五类。见表二水按矿化程度分类水的类别 淡水 微咸水（低矿 化水） 咸水 盐水（高矿化水） 卤水矿化度 1 1 3 3 10 10 50 50矿化程度与水的化学成分之间的关系：淡水和微咸水常以 HCO3-为主要成分，称重碳酸盐水；咸水常以 SO42-为主要成分，称为硫酸盐水；盐水和卤水则往往以 Cl-为主要成分，成氯化物水。地下水的矿化度除受其所存在的岩土介质成分影响外，还与气候条件、径流长度和循环速度等因素有关。含水层的岩土中可溶盐含量高，当气候干燥、蒸发量大、地下水径流距离长、循环交替慢时，地下水的矿化程度就高；反之则低。一般来看，北方地下水
7、的矿化程度较南方的高；地表地形平坦完整时的地下水矿化程度较地形切割强烈的高；地下水的矿化程度较地表水的高。高矿化水能降低混凝土的强度，腐蚀钢筋，促使混凝土分解，故拌合混凝土时不允许用高矿化水，在高矿化水中的混凝土建筑应采取防护措施。1.2.3 水的硬度水中 Mg2+、Ca 2+的总含量称为总硬度。将水煮沸后水中一部分 Mg2+、Ca 2+的重碳酸盐因失去 CO2 而生成碳酸盐沉淀下来，致使水中 Mg2+、Ca 2+的含量减少，由于煮沸而减少的这部分 Mg2+、Ca 2+的总含量称为暂时硬度。其反应式为：Ca2+ HCO3-Ca CO3+ H2O+ CO2Mg2+ HCO3-Mg CO3+ H2
8、O+ CO2总硬度与暂时硬度之差称为永久硬度，相当于煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分 Mg2+、Ca 2+的含量。我国采用的硬度表示法有亮度：一种是德国度，每一度相当于 1L 水中含有 10mg 的 CaO 或 7.2mg 的 MgO；一是每升水中的 Mg2+、Ca 2+的毫摩总数。1毫摩尔硬度=2.8 德国度。根据硬度可将水分为五类。水按硬度分类水的硬度 极软水 软水 微硬水 硬水 极硬水Mg2+、Ca2+的毫摩尔数/L 1.5 1.53.0 3.06.0 6.09.0 9.0硬度 德国度 4.2 4.24.8 8.416.8 16.825.2 25.21.2.4 地下水的侵蚀性地下水含有某些
9、成分时，对建筑材料中的混凝土，金属等有侵蚀性和腐蚀性。地下水对混凝土的破坏是通过分解性侵蚀、结晶性侵蚀和分解结晶复合性侵蚀作用进行的。地下水的这种侵蚀性主要取决于水的化学成分，同时也与水泥类有关。2 地下水的分类地下水的埋藏条件是指含水岩层在地质剖面中所处的部位以及受隔离水层限制的情况。根据地下水的埋藏条件，可以把地下水划分为上层滞水、潜水和承压水。按含水层空隙性质（含水介质）的不同，可将地下水区分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。2.1 上层滞水再包气带内局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水称为上层滞水。上层滞水接近地表，接受大气降水的补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。其主要的特征是：埋藏浅，
10、在垂直和平面上分布均不稳定，分布区、补给区和排泄区一致；水量和水质受气候控制，季节性变化明显，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。上层滞水的存在，可使地基土的强度减弱。在寒冷的北方地区，易引起道路的冻胀和翻浆。此外，由于其分布和水位变化大，常给工程的设计、施工带来困难。2.2 潜水地表下面第一个连续的连续隔水层之上具有自由表面的含水层中的水称为潜水，潜水一般是存在于第四季松散堆积物的孔隙中（孔隙水）及地表的基岩裂隙（裂隙潜水）的溶洞中（岩溶潜水）。潜水的水面为自由水面，称为潜水面。潜水面上各点的高程称作潜水位。从潜水面到隔水底板的垂直距离为潜水含水层厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度。潜水含
11、水层直接与包气带连接，所以潜水在其分布范围内，都可以通过包气带接受大气降水、地表水或凝结水的补给。潜水在重力作用下，通常由水位高的地方向水位低的地方径流。流动快慢取决于含水层的渗透能力和水力坡度。潜水的排泄方式有两种：一种是径流到适当的地形处，以泉、渗流等形式渗出地表或流入地表水，即径流排泄也称为水平排泄；另一种是通过包气带或植物蒸发进入大气，即蒸发排泄，也称垂直排泄。水平排泄在地形切割强烈的山区最为普遍，而垂直排泄则在干旱和平原地区较为明显。潜水直接通过包气带与地表发生联系，气象、水文因素的变动，对它影响显著，丰水季节或年份，潜水接受的补给大于排泄量，潜水面上升，含水量厚度增加，埋藏深度变小
12、。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层变薄，埋藏深度增大。因此，潜水的动态有明显的季节变化。潜水的化学成分变化很大，主要取决于气候、地形及岩性条件。一般情况下，潜水面是向排泄区倾斜的曲面，起伏基本与地形一致，但地形起伏平缓。将潜水位相等的各点连线即得潜水等水位线图，该图能反映潜水面形状。由于等水位线图能表明潜水的埋藏深度、流向、含水层厚度及动态等，所以在工程上，特别是对于隧道工程有很大的使用价值，是评价工程所在地区水文地质条件的重要条件。2.3 承压水充满于两个隔水层之间的含水层中的地下水叫承压水。在承，压水层上部的隔水层称作隔水顶板，下部的隔水层叫做隔水底板。顶、底板之间的距离为含水
13、层的厚度。承压性是承压水的一个重要特征。承压水受隔水层的限制，与地表水的联系较弱。因此气候、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水动态变化稳定。适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一为向斜构造或盆地称为自流盆地，另一为单斜构造称为自流斜地。承压含水层在接受补给时，主要表现为测压水位上升，而含水层的厚度加大很不明显。增加的水量通过通过水的压密及空隙的扩大而储容于含水层之中。承压含水层因排泄而减少水时，测压水位降低。这时，上覆岩层的压力并不改变，为了恢复平衡，含水空隙必须做相应的收缩，将减少的水所承受的那部分压力转移给含水层骨架承受。与此同时，由于减压，水的体积膨胀。通过抽取地下承压水使得含水层
14、空隙压缩变形，是导致地面沉陷的主要原因，治理的主要措施就是减少地下承压水的抽取量和向地下注水。承压含水层在地形适处露出地表时，可以泉或溢流形式排向地表或地表水体，也可以通过导水断裂带向地表或其它含水层排泄。承压水一般水量较大，隧道和桥梁施工若组钻透隔水层，会造成突然而猛烈的涌水，处理不当将给工程带来重大损失。2.4 裂隙水埋藏 在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。裂隙水分布很不均匀，水力联系也很复杂。裂隙水的这些特点与裂隙介质有关。根据裂隙水赋存介质的不同，将裂隙水划分为脉状裂隙水和层状裂隙水两种类型。另外按基岩裂隙成因的不同，可将裂隙水分为：风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水三种类型。构造裂隙水一
15、般水量比较丰富，常常是良好的供水水源，但对隧道施工往往造成危害，如产生涌水事故。2.5 岩溶水赋存与运移可溶盐的空隙、裂隙以及溶洞中的地下水叫岩溶水。岩溶水受岩溶作用规律的控制，其埋藏分布、运动、水量动态变化和水质等与其它类型地下水都有明显差异。岩溶水具有以下分布特征和规律：含水层系统独立完整，空隙、裂隙、空隙、竖井、落水井中水向支流管道汇集，支流管道向暗河集中，与地表水的流域系统相似；岩溶水空间分布极不均匀，主要集中于岩溶管道或暗河系统中，地表及地下岩溶现象不发育地区则严重缺水；岩溶管道和暗河中的水流动迅速，运动规律与地表河流相似；水量在时间上变化大，受气候影响明显，雨季水量大，旱季明显减少
16、，水的矿化度低，但易污染。总的来看，岩溶水虽属地下水，但许多特征与地下水相近，因埋藏于地下则比地表水更为复杂。岩溶含水介质是多级次的空隙系统。一般情况下，包含下列尺寸不等的空隙：（1）岩溶管道，通常直径数十厘米到数米，其中还可能包括体积十分巨大的溶洞；（2）各级构造裂隙；（3）成岩过程中形成的各种原生空隙与裂隙；（4）充填溶洞的松散沉积物的空隙。上述成因与尺寸不等的空隙，按一定次序组合，构成宏观上具有统一水利联合的岩溶水介质。在尺寸大小悬殊的空隙中流动的岩溶水，运动状况相当复杂。在裂隙网络与较小的溶蚀管道中，地下水作层流运动。在巨大的干流通道中，呈紊流运动。岩溶水可以是潜水，也可以是承压水。岩
17、溶管道与周围裂隙网络中的水流并不是同步运动的。在岩溶地区，降水通过落水洞、溶蚀漏斗等直接流入或灌入，短时间内，通过顺畅的途径，迅速补给岩溶水。岩溶水径流交替强烈，因此岩溶水多为矿化度小于 0.5g/L 的 HCO3-Ca2+水，白云岩分布区多为 HCO3-Ca2+Mg2+水，岩溶水的化学成分则随水交替条件而异，由补给区向深部，矿化度可逐渐增大到每升数克，转为 SO42-HCO3-Ca2+Mg2+型水。由于降水与地表水未经过滤便直接进入岩溶含水层，岩溶水极易被污染。综上所述，岩溶水具有以下特征：（1）岩溶水具有不均匀性，由于岩溶分布和发育不均匀性，岩溶含水层的富水性极不均匀；（2）水力联系密切，
18、由于地下溶洞与溶洞、溶洞与溶蚀裂隙之间相互连通，因而使岩溶水具有密切的水力联系和较强的传递能力；（3）水量动态多变，随季节变化大。岩溶水分布不均匀、水量大给工程预测预防带来困难，尤其是在隧道工程中加大施工难度，也常造成路基水毁。因此，在岩溶地区进行公路建设，必须认真研究岩溶发育规律和岩溶水运动特点。2.6 泉水地下水在地表的天然集中出露叫泉。它是地下水的主要排泄方式之一。研究泉对了解地质构造和地下水都有很大意义。泉的出露多在山麓、河谷、冲沟等地面切割强烈的地方，平原地区堆积物厚，切割微弱，地下水不易出露，所以平原地区极少见到泉。泉的类型很多，从不同角度可以作不同的分类。下面介绍两种常用的分类：
19、（一）根据出露原因分类侵蚀泉河谷切割到潜水含水层时，潜水即出露为侵蚀下降泉；若切穿承压含水层的隔水顶板时，承压水便喷涌成泉，称为侵蚀上升泉。接触泉透水性不同的岩层相接触，地下水流受阻，沿接触面出露称为接触泉。断层泉断层使承压含水层被隔水层阻挡，当断层导水时，地下水沿断层上升，在地面标高低于承压水位处出露成泉，称为断层泉。沿断层线可看到呈串珠状分布的断层泉。（二）根据泉水温度分类冷泉泉水温度大致相当或略低于当地年平均气温，冷泉大多由潜水补给。温泉泉水温度高于当地年平均气温，如陕西临潼华清池温泉水温 50。温泉的成因有二；一受地下岩浆的影响；二为地下深处地热的影响。温泉多沿断层破碎带出露，因此当温
20、泉呈线状分布时，往往预示着有深大断裂带的存在。3 水文地质勘探 2隧道施工常带来两个水文地质问题，一是洞内涌水，另一个是地层枯水，前者给施工带来困难，后者则影响到地区环境用水的水源、水质或其它污染。因此水文地质勘探不论是在详细勘查或施工勘察中都是一项重要内容。3.1 水文地质勘探的内容通过踏勘、勘探和必要的现场试验工作后，应解决以下的主要问题；（1）了解隧道轴线地段的地下水类型和含水层情况，以及孔隙水压对隧道衬砌有无影响。（2）查清地下水与地表水的相互关系。通过观测弄清地下水、地表水动态，特别是枯水季节和洪水季节应加强观测。（3）地下水补给、径流、排泄条件的调查。3.2 水文地质参数的测定水文
21、地质参数根据要求精度，采用不同方法取得，例如流向、可用测绘、单孔物探测试，多空测定，水位等高线图等法求得，再如渗透系数可做提水、注水、压水、抽水试验等求得。要掌握地下水的动态，则需要建立观测站进行长期观测。（1）潜水等水位线图。是以地形图为底绘制的，绘制潜水等水位线图时，需要利用大量的钻孔、水井、试井和泉，在同一时间内测出各处的潜水位标高，并标注在地形图上，然后可用绘制地形等高线同样的方法，将潜水位标高相同的点联系起来，即得到潜水等水位线图（2）承压水等压线图。在承压水区内打许多钻孔，并测得的承压水绝对标高相等的点联系起来，即可得到承压水的等压水的等水压线图。（3）涌水压测定试验法（J.FT）
22、（4）孔内流速计测定法。孔内流速计主要由螺旋微流速仪、升降装置、及地面读数装置部分组成。（5）示踪法。在试验孔与观测孔之见，采用示踪物进行地下水跟踪试验，通过下式求算渗透系数。（6）工程比拟法。隧道涌水与枯水由于涉及一系列复杂因素，往往很难准确测定地下水量的变化，因此往往要借助现有隧道的实际经验。4 隧道涌水、浸水和渗水隧道涌水是指在富水的岩体中开挖隧道，当遇到互相贯通又含水的裂隙时，大量的地下水就涌入洞内，新开挖的隧道就成为排泄地下水的新通道。隧道的涌水量取决于含水层的厚度、透水性、补给来源、以及隧道的长度和断面大小。主要通过勘探、试验来查明以上水文地质条件，并计算隧道涌水量。然后采取注浆堵
23、水加固。隧道位于地下特别是水下隧道，隧道围岩常处于地下水的浸泡中。地下水的活动会改变岩石的物理力学性质，降低岩体强度，并能加速岩体风化破坏。地下水在软弱结构面中的活动，可引起岩层软化、润滑作用，常常造成岩块坍塌。在泥页岩、千枚岩等软岩中活动引起岩层软化，进而造成隧道洞身变形等。某些地层，如膨胀岩土、无水石膏等，再水的作用下，能使体积膨胀，地层压力大大增加。隧道渗水是指隧道建成后，地下水顺洞身施工接缝或裂缝渗出的现象。渗水对隧道衬砌具有破坏性，也对车辆行驶造成影响，在北方破坏和影响则更大。地下水中一般含有各种离子成分，对混凝土具有不同程度的侵蚀性，水在衬砌层中渗透就造成其被侵蚀。在北方冬季冻结期
24、，渗水在混凝土裂缝中冻结膨胀，会加剧混凝土的破坏。冬季渗水在洞壁和路面冻结则严重影响车辆行驶，甚至造成安全事故。渗水还在洞壁形成水渍，影响洞内照明效果。5 地下水对隧道工程的影响地下水会对隧道工程的各个方面产生不良的影响。主要表现在对隧道围岩稳定的影响，对隧道衬砌结构的影响及对隧道运营环境的影响等 3 个方面。总的说来地下水可以使围岩溶解、冲蚀、软化。从而降低围岩强度，对隧道结构构成威胁。地下水的存在，给施工带来巨大的困难，不仅增加施工难度，还可能带来安全隐患。侵蚀性地下水对隧道的衬砌结构造成侵蚀破坏，影响隧道工程结构的耐久性。另外，如果地下水通过衬砌混凝土损伤部位，工缝变形缝等穿透隧道防排水
25、体系，则会严重恶化隧道运营环境，降低隧道服务质量，增加隧道的维护运营费用。6 公路隧道防排水设计原则与要求 3隧道防排水工程是一个复杂的有机联系的系统工程，无论是设计、施工还是运营过程中的任何细小的疏忽或缺陷，都可能造成隧道防排水失败。因此，隧道防排水工程应当合理设计、精心施工和有效养护。针对公路隧道的防排水要求和目前公路隧道普遍出现的渗漏水情况，隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合,因地制宜，综合治理”的原则,保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。为了保证公路隧道结构安全和必需的运营条件，我国公路隧道设计规范（JTG D70-2004 ）规定公路隧道应达到下列防水要求：高速公路、一级
26、公路、二级公路隧道防排水应做到拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水，有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结，车行横洞人行横洞等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。7 公路隧道防排水设计与施工(一)洞外防排水设计洞外防排水设计是指设计合理的隧道洞外地表水防排水措施，防止地表水下渗或向隧道洞口汇集。1、洞顶地表处理隧道要求重视防止地表水的下渗，其处理措施为填充、铺砌、勾补、抹面等。对洞坑穴、钻孔等均应采用防水材料充填密实封闭，隧道进出口段一定范围地表采用注浆加固措施。2、洞顶截水天沟洞顶截水人沟是修筑在距洞门边仰坡一定距离外，环抱隧道洞门的截水沟。洞顶截水人沟的主要目的是截断洞口边仰坡地表水来源，防
27、止地表水冲刷边仰坡和洞门区域。水沟一般采用浆砌片石铺砌，厚度不小于 30 厘米。截水天沟设计应满足以下要求:（1）.天沟设于边仰坡坡顶以外不应小于 5 米，天沟一般沿等高线向路线一侧或两侧排水;（2）.天沟坡度根据地形设置，但不应小于 0.5%，以免淤积。当纵坡过陡时，应设置急流槽或跌水连接。一般在地面自然坡度陡于 1: 1 时，水沟应做成阶梯式，以减少冲刷。土质地段水沟纵坡大于 20%或石质地段水沟纵坡大于 40%时，应设置抗滑基座，以确保纵向稳定;（3）.天沟长度应使边仰坡坡面不受冲刷为宜，下游应将水引至适当地点排泄，避免冲刷山体。流量较大时，不宜将水引入路基排水边沟排泄，应根据地形将水引
28、至附近沟谷或涵洞排泄。3、明洞防排水相对于隧道暗洞，明洞防排水条件要优越得多。一方面，明洞属于明挖回填结构，可以在渗水迎水面(衬砌结构外侧)设置防水层，其施作条件和防水效果要好得多;另一方面，明洞回填材料和方式可以人为控制，从而也能控制回填后明洞洞周的地下水流量和路径。在控制明洞洞周地下水方面，防排水措施主要有:(1).明洞开挖边坡以外应设置天沟。其沟底坡度与路线一致且不小于 5%.条件允许时可在山坡较低一侧拉槽排水。洞顶排水沟一般采用矩形或梯形断面，浆砌片石厚度不小于 30 厘米，以防冲刷:(2).洞顶回填土石表面一般应铺设粘土隔水层，且应与边坡搭接良好，以防地表水渗入。隔水层表面种草防护，
29、可防雨水冲刷;(3).明洞回填前和回填过程中，可在回填土石底层或层间埋设排水盲管(盲沟)，引流渗水，防止地表水下渗后在回填土石中滞留积蓄，增大水压和明洞荷载。应注意上坡隧道排水盲管(盲沟)流出通道。在结构性防水方面，明洞防排水应采取以下措施:(1).明洞外缘防水采用全断面铺设土工布、防水板，接缝采用双焊缝热融粘结技术。(2).在明洞与暗洞搭接处，采取可靠的变形缝防水措施，设计采用中埋式止水带防水，并在明暗交接处设置 PE500 排水板。4、洞门截排水洞门截排水的主要目的是截流洞口边仰坡漫流下来的地表水，防止水流在洞门处下渗或冲刷洞门结构，影响洞门结构安全、行车安全和美观，采取的土要措施为:(1
30、)削竹式洞门应沿洞脸环向设置高度不小于 30 厘米厚的钢筋混凝土帽石，沿洞门环框内侧隧道壁面设置滴水线，以防雨水漫流影响美观。(2).对于带有翼墙的各类隧道洞门及明洞洞门，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不应小于 150 厘米，洞门翼墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不应小于 100 厘米，洞门墙顶应高出仰坡坡脚 0. 5 米以上。(二)、洞内防排水设计隧道洞内防排水设计可以分成洞内防水设计和洞内排水设计。隧道洞内防水措施主要包括围岩注浆堵水、复合防水层防水和衬砌混凝土防水;洞内排水措施平要有紧贴岩面和初支表面的 Yas 排水半管排水、纵向排水管、横向排水管和路基路面排水系统。1、洞内
31、防水设计(1).围岩注浆围岩注浆堵水即在实际开挖中，对人量的线状淋水、股状突水和涌水等富水区段向地层灌注浆液，封堵地层中的渗水裂隙，减少围岩流向隧道的渗水。围岩注浆堵水既可在隧道开挖前从地表钻孔实施，也可在随道升挖后通过径 I向或超前向围岩钻孔注浆来完成。主要适用范围:长大隧道、中、短隧道由于地下水位低于洞身无大量的线状淋水、股状突水和涌水等现象。堵水压浆宜优先选用料源广、价格便宜的单液水泥浆和水泥一水玻璃浆。布孔注浆范围在透水周边应加宽 11.5m。若注浆过程中由于裂隙原因造成透水范围扩大，注浆范围也要相应扩大;而且注浆前必须先在透水中心打泄水孔，然后再从周边往中心逐步注浆，最后再封孔。(2
32、).复合式防水层采用复合式防水层是复合式衬砌隧道防排水的核心内容。防水层由防水板及土工布组成。防水板的作用是将地层渗水拒于二次衬砌之外，以免水与二次衬砌接触并通过二次衬砌中的薄弱环节渗入隧道。土工布的主要作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤。防水层必须符合国标(GB129522003)中各项指标的要求，尽量采用宽幅高分子柔性防水卷材，幅宽 58 米为宜，以减少接缝。防水层搭接宽度 100mm,采用自动爬焊机械双焊缝热融粘结技术，结合部位采用真空加压检测，标准是 0.2Mpa 压力作用下 5 分钟之内不得小于 0.16Mpa(3).变形缝和施工缝处理一般情况下，只要复合式防水层施工规范，衬
33、砌混凝土施工质量达到要求，渗漏水一般不容易直接穿透混凝土而进入隧道洞内。l 因此，混凝土衬砌中的各类变形缝和施工缝往往是防水薄弱环节，因而需要进行特殊处理。目前常用的处理措施是在变形缝设置止水带，在施工缝处设置膨胀橡胶条。止水带、膨胀橡胶条应尽量安装在衬砌厚度的中间。止水带安装应平直垂直于工作缝，两端埋设牢固、可靠，膨胀橡胶条在安装前应采取缓膨胀处理措施，避免施工过程中提前膨胀导致防水失败，安装应牢固可靠。应当指出的止水带、膨胀橡胶条在地面建筑领域内应用效果较好，然而，在隧道工程中的应用效果并不理想，其主要原因是隧道衬砌的变形缝、施工缝大多为竖直方向，止水带和膨胀橡胶条安装固定困难，安装缺陷较
34、普遍，封堵的地下水缺乏排泄通道，当水压升高时，地下水总能通过缺陷位置等薄弱环节渗出。这也是导致随道渗漏病害多发的重要原因。因此，目前工程界一直在尝试一些新的工作缝处理方法。可排水复合橡胶止水带是一种新型止水带，能对渗水进行“先排后堵” 。它由绕道、翼缘、膨胀橡胶条和止浆滤水带组成，其中绕道和翼缘构成止水带主体，止浆滤水带粘贴在翼缘上并与绕道形成排水通道。可排水复合橡胶止水带为内置式止水带，设置在衬砌厚度的中间,横断衬砌环向施工缝。当环向施工缝内出现渗水时，渗水沿环向施工缝流至止浆滤水带，由于止浆滤水带可透水，渗水很容易进入排水通道，并由其排入隧道的下部排水系统。如果部分渗水在穿越止浆滤水带时沿
35、止水带与混凝土之间的间隙横向流动，则会遇到粘贴在止水带翼缘上的遇水膨胀橡胶条的阻挡，遇水膨胀橡胶条遇水后膨胀，使止水带翼缘与混凝土之间的间隙密实，渗水沿横向流动阻力增大，从而提高了止水带的止水能力。为了使可排水复合橡胶止水带的下排水顺畅流入隧道的排水系统，衬砌环向施工缝下部必须有相应的排水构造。在衬砌基础内，每道环向施工缝的下方设置一条弹簧排水管，弹簧排水管的下端与纵向排水管相通，上端弯折在止水带安装槽内。当止水带下端与弹簧排水管接通后，止水带内的下排水就会顺利流入隧道的纵向排水盲管，并由其排出。从而可实现止水带的无压止水。2、洞内排水系统设计隧道防水措施是层层设防，每一道防水措施都是作为前一
36、道防水措施失效的补救措施，同时也为后续防水措施减轻压力。而排水系统则是一个互相关联的整体系统，系统的每一个环节都能决定整个排水系统的成败。因而，排水系统应当设计成一个完整的、搭接可靠的、排水通畅的系统。山岭公路隧道排水系统主要由“排水半管纵向排水管横向排水管中心排水管沟”构成。(1).排水半管排水半管，要求其强度能承受喷射混凝土的冲击力及二次衬砌浇筑挤压而不损坏，不变形，且纵向具有柔软可弯折的特点，以适应围岩变形及喷射混凝表面不平整的要求。用这种特殊的弹簧排水管，可以方便地实现喷层内排水。排水半管施工注意事项:水半管施作在初期支护表面;在其表面渗漏水范围内每纵向 3 米间距，无水地段每 5 米
37、间距，上、中、下各们各打 50mm 的引水孔;排水半管外周包裹水泥砂浆及时封闭;与隧道衬砌墙脚纵向排水管连通。要求初期支护完成后，表面无渗漏现象，才能进行防水层的施作(2).纵向排水花管在初期支护中设置环向排水半管将水引入衬砌两侧墙脚设置得纵向排水花管中。(3).横向排水管横向排水管位于衬砌基础和路面的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水花管与中央排水管的水力通道。横向排水管通常为硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留接头，然后在路面施工前接长至中央排水管。对横向育管的检查，主要要是接头应牢靠、密实，保证纵向盲管与中央排水管间水路畅通，严防接头处断裂，由纵向台盲管排出之水在路面下漫流，造
38、成路面翻浆冒水，影响行车安全;其次是在横向盲管上部应有一定的缓冲层，以免路面荷载直接对横向盲管施压，造成横向盲管破裂或变形，影响其正常的排水能力。(4).中心排水沟 (管)分离式隧道路面下设置了中心排水沟管)，集中引排地下水，中心排水沟(管) 的尺寸由洞室出水量决定。中心排水沟(管) 采用上半断面打孔的混凝土管，设 10 号素混凝土基座，填塞 35 厘米碎石。中心排水沟(管)每隔 200 米设置中心检查井。施下时应注意中心排水沟(管)的出水位置。(5).路面基层排水为了预防路面泛水，在路面下设置 18（20）厘米厚水泥处置碎石排水基层将水引入路面中心排水沟。(三)、连拱隧道防排水设计目前以建成
39、的连拱隧道从使用情况上看，隧道中墙沿水平施工缝出现不同程度的渗漏水情况，为了彻底解决中墙渗漏水问题，提出了中墙分层浇筑即采用复合式中墙。这样，连拱隧道防排水设计与分离式隧道基本类似。施工注意事项:1.中墙在施工缝、变形缝处预留矩形槽，埋设排水半管降水引入墙角两侧HDPE 排水花管;2.中墙施工缝、变形缝与主洞二次衬砌位置相同；3.墙角两侧 HDPE 排水花管的水引入路基两侧排水边沟。(四)、防水板的施工1、喷射混凝土基面处理由于喷射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以及锚杆头外露等对铺设防水层质量有很大影响。因此，防水层铺设前必须对喷射混凝土基面进行处理。2、防水卷材施工在初期支护施工完毕并达到要求的
40、平整度后，就可以进行防水卷材的铺设。目前防水卷材的铺设下艺有两种:一是无钉热合铺设法，一是有钉冷粘铺设法。(五)、止水带的施工可排水复合橡胶止水带施工工艺衬砌混凝土的变形缝和沉降缝，采用止水带防水时，施工中必须符合下列要求：(1)止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破。如发现有害割伤、破裂现象，应及时修补;(2)在固定止水带和灌筑混凝土过程中，应防止止水带偏移;(3)加强混凝土振捣，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合：(4)根据止水带材质和止水部位，可采用不同的接头方法。对于橡胶止水带，其接头形式应用搭接或复合接;对于塑料止水带接头形式应采用搭接或对接。止水带的搭接宽度可取 10cm
41、。冷粘或焊接的缝宽不小于 5cm。止水带在端头模板上的固定是止水带安装的关键。止水带固定的好坏直接关系到止水带在衬砌中能否垂直于工作缝，是否能使排水通道与工作缝相通。具体安装工艺如下:(1)用 8 钢筋卡间隔一米固定在止水带上。(2)用穿板铁丝固定钢筋卡与板外钢筋段。(3)将 10 背托钢筋穿与止水带和钢筋卡之间，并用扎丝绑扎在钢筋卡上。(4)先浇衬砌段拆模后，先将钢筋卡外露段扳直，并用其将自然伸直的止水带外露部分卡紧。安装注意事项:(1)止水带的中央排水通道应与工作缝对齐，这样才能保证工作缝中的渗漏水被止水带堵住并通过排水孔流入隧道排水系统。(2)止水带的下部必须与排水管的下部连接牢靠、畅通
42、，只有这样才能保证渗漏水顺畅进入纵向排水管并排出洞外。(3)避免在施工时截断止水带，尽量做到一条工作缝一条止水带，避免搭接，这样可避免接头位置的安装缺陷。(六)、排水系统的施工隧道排水系统包括 Yas 排水管、纵向排水管、横向排水管和中心排水管(沟)。(1)排水管材施工排水管材包括纵向排水管和横向排水管，这些管材在施工时应特别注意相互的搭接。搭接应牢固，不漏水，排水通畅，优先选用专用搭接接头。(2)中心排水管(沟)施工路基排水管一般采用预制管段在现场拼接的方法施工。因此，在施工时首先要重视管段的预制，确保管段的尺寸、材料质量和施工质量。8 山区公路隧道防排水常见的施工缺陷（1）防水层铺挂不当防
43、水层铺挂不当主要表现为三个方面:铺挂过紧，焊接不牢，焊穿。防水层铺挂基面为喷射混凝土，由于施工工艺和质量控制等问题，喷射混凝土不够平整，防水层铺挂时必须预留一定的松弛度，浇筑二次衬砌混凝土时才不至于将防水层挤破。焊接不牢主要是防水层搭接时热熔温度过低或时间过短，导致虚焊;焊穿除了出现在防水层搭接处之外，当采用无钉热合方法铺挂时，如果衬垫熔点高于防水层，也会发生普遍的焊穿现象。（2）防水层保护不当由于隧道内施工条件恶劣，工序多且相互交叉干扰，防水层的破损十分普遍。比较常见的是:尖锐物刺破，如锚杆、钢筋、绑扎铁丝等 ;后续爆破的损伤。（3）施工缝、止水条（带）安装不当隧道二次衬砌施工缝常用的处理方
44、法包括止水条、中埋式止水带和背贴式止水带。止水条安装不当主要表现为:安装基面不平整，施工缝宽度不一致，在宽度突变处膨胀止水条不能自由膨胀;安装固定不牢靠，后一循环混凝土浇筑时止水条发生脱落、偏移;施工前止水条发生浸水膨胀。止水带安装不当主要表现为:止水带固定不牢靠，混凝土浇筑时发生偏移，不能保证止水带正对施工缝并处于衬砌厚度的一半处;止水带钢筋片绕过止水带，发生锈蚀后形成渗漏通道 ;止水带安装后多次翻折，破坏周围尚末达到最终强度的混凝土。（4）衬砌混凝土施工不当衬砌混凝土施工不当引起渗漏水的主要类型包括:配合比不当或外加剂使用不当，导致混凝土密实度差，出现蜂窝麻面等;混凝土浇筑养不当导致温度裂缝、收缩裂缝等;下部衬砌基础和上部衬砌结构施工缝没有对齐，承载后因受力变形不均匀产生裂缝。参考文献：1 窦明健.公路工程地质M. 北京：人民交通出版社，2003，4.2 李宁军.公路隧道勘察设计M.3 吕康成.公路隧道运营管理M. 北京：人民交通出版社，2006，6.
